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网络计算系统的分类研究

2010/3/23    来源:万方数据    作者:徐志伟  廖华明  余海燕  查礼      
关键字:网络计算系统  云计算  分类实例  万维网服务  
计算系统的分类是计算机科学的一项基础工作,对计算系统的设计、编程和优化都有直接影响和指导作用,近二十年来,众多的网络计算系统得到了广泛使用,但学术界尚未研究出一套有效的分类方法,影响了网络计算系统的研究和知识共享,文中借鉴并行计算系统分类的成功经验,从应用编程的角度出发,给出了一套基于(执行、控制、层次)三维坐标的分类方法,能够覆盖代表性网络计算系统,如网格、云计算、互联网服务等系统。

引言

    计算系统的分类(classification)是计算机科学的一项基本内容,从历史看来,一类计算系统的分类一旦形成,就会促进该类系统的程序设计、应用开发、系统设计、系统优化,同时,好的分类也有利于知识的积累、传播和重用。

    并行计算系统的分类工作为我们提供了一个很好的示例,早期的分类代表是Flynn的“指令流一数据流”分类(SISD、SIMD、MISD、MIMD),在20世纪80~90年代,人们又逐步将并行机中最广泛的一类,即MIMD系统,做了更加细致的分类,直到今天,这些分类仍然覆盖了主流的并行计算系统,如并行向量机(PVP)、对称多处理机(SMP)、非均匀存储访问并行机(NUMA)等,并行计算系统分类工作的一个重要历史经验就是从程序设计者的角度划分系统,它的一个重要副产品就是业界出现了几个广泛使用的、生命力比较长久的并行编程模式和软件,如线程模式(POSIX线程与Java线程等)、共享内存模式(OpenMP等)、消息传递模式(MPI等)。

    与并行计算系统相比,网络计算系统的分类还处于非常初级的阶段,一方面,产业界和学术界提出并实现了各种各样的网络计算系统,下面仅列出了一部分已经流行的例子:

    (1)万维网(World Wide Web,WWW,或简称Web).

    (2)面向消费者的万维网应用系统(consumerWeb).

    (3)面向企业的万维网应用系统(businessWeb).

    (4)服务计算系统,尤其是万维网服务(servicecomputing,Web service).

    (5)网格(grid)系统.

    (6)云计算系统(cloud computing).

    (7)对等计算系统(Peer to Peer,P2P).

    (8)社会网络与社会计算(social networking,social computing).

    (9)软件服务(Software as a Service,SaaS).

    (10)Web2.0系统.

    (11)以数据为中心的超级计算系统(DISC).另一方面,学术界对网络计算系统的科学分类工作还很少,作者按拥有者(owner)个数和在系统之上运行的应用软件(application)个数这两个维度,将网络计算系统分为4类:

    (1)单拥有者单应用(Single Owner Single Ap—plications,SOSA).

    (2)单拥有者多应用(Single Owner MultipleApplication,SOMA).

    (3)多拥有者单应用(Multiple Owner SingleApplications,MOSA).

    (4)多拥有者多应用(Multiple Owners Multi—pie Applications,MOMA).

    后文将说明,这种分类是一个好的开端,但尚不能回答一些基本的问题。

    本文在第2节说明网络计算系统的范围,并分析其分类的需求和难点;第3节借鉴并行计算系统的经验,提出了一种按照执行、控制、层次3个维度的分类方法;第4节将此方法用于界定一些典型的网络计算系统;第5节陈述结论。

2 网络计算系统及其分类问题

    2.1 网络计算系统的范围

    本节首先界定本文所讨论的网络计算系统的范围,即什么是网络计算系统,什么不是。

    网络计算系统(network computing system)是指通过广域的因特网或万维网,利用网上的资源,为多个用户提供价值的系统。如图1所示,各地的用户通过自己的客户端设备,连到广域网,使用网络计算系统得到价值,图1中的site是数据中心,它们往往是网络计算系统的组成部分,客户端设备有时也构成了网络计算系统的组成部分。

网络计算系统及相关环境

    图1 网络计算系统及相关环境

    下面的系统则不是本文所考虑的网络计算系统,尽管它们有相关性:

    (1)单台微机、手持设备、嵌入式设备;

    (2)一台在局域网环境使用的高性能计算机;

    (3)存储设备或存储系统;

    (4)非数据服务的电信网,尽管它也是广域的;

    (5)传感器网络;

    (6)计算机网络IP层以下的网络系统本身,不论是有线、无线、固定、移动,这些网络只是网络计算系统的部件;

    (7)嵌入式网络和应用.

责任编辑:赵蔓
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